滑爪之間的凹陷部分，活塞12及推套14也將恢復初始位置，如圖14D所示。
[0063]旋套15左旋向上運動同時帶動了旋轉(zhuǎn)套17的周向旋轉(zhuǎn)運動，因轉(zhuǎn)動肋17-1可在限位槽15-1內(nèi)做軸向運動，消除了旋轉(zhuǎn)套17的軸向運動，最終旋轉(zhuǎn)套內(nèi)壓裂孔17-2轉(zhuǎn)過了 45°，使內(nèi)壓裂孔17-2與外壓裂孔13-4重合或交錯，即實現(xiàn)了壓裂通道的打開與關閉。
[0064]該旋轉(zhuǎn)滑套組件優(yōu)點在于，凸軸開關器1每控制旋轉(zhuǎn)滑套組件運動一次，旋轉(zhuǎn)套17均旋轉(zhuǎn)45°，最終旋轉(zhuǎn)滑套組件均恢復初始位置，為下一次打開或關閉壓裂通道做好準備。
[0065]當凸軸開關器1完成打開或關閉壓裂層段的任務時，從地面繼續(xù)以小排量栗送凸軸開關器1至人工井底，這樣將不影響后面對其他待壓裂或已壓裂層段的壓裂通道的控制。
[0066]二、凸軸開關器控制不同層段壓裂通道的開啟與關閉
凸軸開關器1想打開目的層段的壓裂通道，應滿足的條件是:凸軸開關器上凸臺l-ι和下凸臺1-2之間的距離與上鎖塊4和下鎖塊5之的距離應相等，才可打開傳壓孔道2-1，進而最終打開壓裂通道。若兩距離不相等，傳壓孔道2-1將不能形成通路，即:一個鎖塊傳壓孔5-5打開，另一個鎖塊傳壓孔道5-5關閉，則傳壓孔道2-1始終被一個鎖塊關閉，流體壓力不能作用于活塞腔11內(nèi)，此時活塞12始終沒有軸向推力。
[0067]從以上敘述可知，預控制不同層段壓裂通道的開關，需將不同層段的液壓開關組件中的上鎖塊4和下鎖塊5之間距離設置為不相等。當我們想打開某一層段壓裂孔道時，只需投入的凸軸開關器的兩凸臺間距離與該層段鎖塊間距離相等即可，而此凸軸開關器1凸臺間距離與其他層段液壓開關組件鎖塊間距離不相等，也就不會對其產(chǎn)生壓裂通道開啟與關閉的動作(因為上鎖塊4和下鎖塊5沒有同時運動)?？刂仆粚佣螇毫淹ǖ赖拈_啟或關閉，需兩次投入相同的凸軸開關器1，若要重復開關同一層段壓裂通道，需多次投入相同的凸軸開關器1，壓裂通道將循環(huán)開啟與關閉。
[0068]三、同時壓裂多個層段的施工過程
若要實現(xiàn)同時壓裂多個層段的施工過程，需分別向井筒內(nèi)投入與待壓裂層段液壓開關組件相匹配的凸軸開關器1，打開待壓裂層段的壓裂通道。當所有待壓裂層段的壓裂通道全部打開時，進行一次性的籠統(tǒng)壓裂。
[0069]四、凸軸開關器的回收與處理
當凸軸開關器1與目的層段的液壓開關組件作用完畢，繼續(xù)栗注流體，將其推送至人工井底位置，目的是不影響對后續(xù)對已壓裂層段和待壓裂層段進行壓裂通道開啟與關閉的動作。當所有壓裂施工完畢，將壓裂管柱起出，所有的凸軸開關器1將同壓裂管柱一起帶到地面，拆卸后可再次下井二次利用。
【主權項】
1.一種全通徑無限級凸軸開關式壓裂滑套，包括凸軸開關器、液壓開關組件、旋轉(zhuǎn)滑套組件及下接頭，其特征在于: 所述凸軸開關器，沿其本體中心軸向設置節(jié)流通道，并沿本體軸向間隔距離L設有外徑相同的上凸臺和下凸臺，且兩凸臺的下端面均設為導向斜面； 所述液壓開關組件，包括開關主體、殼體、上鎖塊、下鎖塊、彈性件、單向閥鎖銷、單向閥組件及活塞，其中: 所述開關主體，其基體為圓環(huán)套狀，上端與上接頭螺紋連接，內(nèi)徑與凸軸開關器的凸臺外徑相應，其壁內(nèi)設有傳壓孔道，該傳壓孔道的進液口與開關主體內(nèi)腔連通，其壁上設有壓力平衡孔及徑向的且與傳壓孔道連通的上鎖槽、下鎖槽、單向閥腔，上鎖槽和下鎖槽的軸向間距為L，單向閥腔設在下鎖槽下方，另外，開關主體壁內(nèi)還設置連通單向閥腔與下鎖槽的軸向鎖銷腔；開關主體外螺紋連接殼體，在殼體與開關主體之間圍成密閉容腔，壓力平衡孔與該密閉容腔相通； 所述上鎖塊和下鎖塊的本體結構相同，均為具有側(cè)斜面及上平面的楔形塊，兩鎖塊本體上分別設置縱向貫通傳壓孔，下鎖塊的下端面上還設置鎖銷卡槽，兩鎖塊的側(cè)斜面為連續(xù)的上下兩級斜面，其中上級斜面與垂直方向所成夾角小于下級斜面與垂直方向所成夾角，兩鎖塊分別通過控制鎖塊徑向往復的彈性件安裝在上鎖槽和下鎖槽內(nèi)，初始狀態(tài)時，鎖塊的斜面部分探出開關主體內(nèi)壁，鎖塊上傳壓孔與傳壓通道錯開，傳壓孔道為閉路； 所述單向閥組件，由彈簧、彈簧座和鋼球組成，單向閥組件安裝在單向閥腔內(nèi)，單向閥的入口為單向閥腔與傳壓孔道的交接口； 所述單向閥鎖銷，置于鎖銷腔內(nèi)，其上端面為斜面，單向閥鎖銷的上斜尖部插入到下鎖塊的鎖銷卡槽內(nèi)，其下端面亦設有斜擋面；當下鎖塊處于初始狀態(tài)時，單向閥組件處于工作狀態(tài)；當兩鎖塊均受到徑向推力并克服彈性件彈力滑動至兩鎖塊的上級斜面部完全進入鎖槽內(nèi)時，兩鎖塊上傳壓孔與傳壓孔道連通，同時單向閥鎖銷在鎖銷卡槽下棱邊的推動下做軸向向下運動并最終促使單向閥鎖銷的下斜擋面固定單向閥組件的鋼球封堵單向閥腔與傳壓孔道的交接口； 所述活塞的主體為圓筒狀，其上口插入到開關主體的下端口內(nèi)，二者之間設置密封圈，其中部設有外凸臺，外凸臺的側(cè)壁設置密封件，外凸臺的上下端面分別為活塞的上承壓面和下承壓面，其下部沿周向設置梳齒狀活塞推桿； 所述旋轉(zhuǎn)滑套組件，包括控制基體、推套、旋套、彈簧及旋轉(zhuǎn)套，其中: 所述控制基體為圓筒狀，其上端與開關主體的下端螺紋連接，活塞的上承壓面、開關主體及控制基體共同圍成密閉的活塞腔，該活塞腔與傳壓孔道相通；其內(nèi)部設有活塞下行程限位臺階，限位臺階下方的內(nèi)壁上沿周向均布若干凸肋，凸肋的上端插入到活塞推桿的縫隙之間，其下部設置若干外壓裂孔； 所述推套的主體為圓環(huán)套狀，推套的下端口采用棘齒狀分度爪結構，推套的外壁上設置垂直定向插槽，凸肋的下端嵌于定向插槽內(nèi)，推套的上端面與活塞的下端面相抵； 所述旋套的上端口采用棘齒狀滑爪結構，旋套的外壁上設有縱向限位槽，推套及滑套上的分度爪結構、滑爪結構、定向插槽、限位槽及控制基體上的凸肋結構共同配合形成了一種單桿插銷式自動圓珠筆機構，在該機構的作用下，旋套下行程時，凸肋嵌于限位槽內(nèi)，旋套僅做軸向向下運動，旋套上行程時，凸肋脫離限位槽，旋套做向上左旋運動； 旋轉(zhuǎn)套的上部設有與限位槽插接的轉(zhuǎn)動肋，轉(zhuǎn)動肋根部所在的旋轉(zhuǎn)套水平端面與旋套下端面之間沿軸向還固定若干彈簧，旋轉(zhuǎn)套下部為圓套部分，圓套下部設有與控制基體上的外壓裂孔相應的內(nèi)壓裂孔，內(nèi)壓裂孔與外壓裂孔在同一水平面上，壓裂通道關閉時，內(nèi)壓裂孔與外壓裂孔相位上相差的角度與旋套上部的相鄰兩棘齒間的相位角相等；旋轉(zhuǎn)套的下端螺紋連接下接頭。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全通徑無限級凸軸開關式壓裂滑套，解決了現(xiàn)有壓裂滑套打開壓裂孔時需經(jīng)過軸向和旋轉(zhuǎn)復合運動導致密封困難等問題。具體包括凸軸開關器、液壓開關組件及旋轉(zhuǎn)滑套組件，一方面通過鎖塊軸向間距判別凸軸開關器與鎖塊是否作用，另一方面通過兩鎖塊是分別獨立運動還是同時運動來判別液壓活塞傳壓孔道是否開通，以兩重保險來控制壓裂孔的開關；旋轉(zhuǎn)滑套組件僅做周向旋轉(zhuǎn)運動，進而減小密封位置摩擦力，大大降低因滑套旋轉(zhuǎn)不到位導致的壓裂通道不能及時打開的概率。
【IPC分類】E21B34/14, E21B43/26
【公開號】CN105401917
【申請?zhí)枴緾N201510701193
【發(fā)明人】劉巨保, 姚利明, 王泉, 岳欠杯, 丁宇奇, 董日治
【申請人】東北石油大學
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年10月26日